Propiedades molares parciales de soluciones binarias

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Propiedades molares parciales de soluciones binarias

Introducción
El propósito de este trabajo es calcular propiedades molares parciales de soluciones binarias líquidas de composición conocida. En este caso el volumen molar parcial, ya que tiene la ventaja de ser calculado fácilmente de manera experimental. Por otra parte permite tener noción de otras propiedades termodinámicasparciales.

Los volúmenes molares de disoluciones binarias pueden ser calculados fácilmente por medio de mediciones de densidad. Para ello se utilizaron las técnicas de refractometría y picnometría.

El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar la densidad de líquidos con gran precisión, ya que mantiene un mismo volumen al introducir diferentes líquidos en suinterior. Esto es de gran utilidad, ya que permite comparar las densidades de dos líquidos pesando el picnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. Es usual comparar la densidad de un líquido respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada ([pic]), por lo que al dividir la masa de un líquido ([pic]) dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua([pic]), obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de medición ([pic]). Lo cual esta representado en la ecuación N°1
[pic]; ecuación N°1

Por otra parte el uso de las mediciones de índice de refracción es una manera rápida, cómoda y precisa para estimar las densidades de mezclas de líquidos. El método se basa en la suposición de que la refracciónmolar ([pic]) de una solución es función lineal de la fracción molar. Así, para una solución binaria: (ecuación N°2)
[pic] ; ecuación N°2

Donde [pic]es el volumen molar de la mezcla, [pic] es una función del índice de refracción ([pic]) de la mezcla (ecuación N°3); [pic] es la fracción molar del componente.
[pic]; ecuación N°3

Reordenando se puede obtener fácilmente ladensidad de la disolución lo cual queda representado en la ecuación N° 4
[pic]; ecuación N°4
Donde [pic] y [pic] corresponden a los componentes puros.

Las propiedades termodinámicas de una mezcla binaria se expresan comúnmente en término de funciones de exceso, como se encuentra expresado en la ecuación N° 5
[pic]; ecuación N°5
Donde [pic]
Reordenando términos se puede obtener la ecuación N°6[pic]; ecuación N°6
Donde [pic]corresponde al volumen molar de los componentes puros

Entonces el volumen molar puede ser determinado como el inverso de la densidad obtenida por el método de picnometría y refractometría. Se puede utilizar un procedimiento matemático, para calcular de forma computacional, los volúmenes molares parciales y volúmenes molares de exceso. Para lo cualse debe ajustar un polinomio entre los volúmenes molares parciales y/o los volúmenes de exceso con respecto a la fracción molar. De modo que se cumpla la ecuación N°7
[pic] ; ecuación N°7

Donde [pic] corresponde a los coeficientes de la función polinomial. Este ajuste es compatible con la ecuación de Gibbs-Duhem.

El volumen parcial de un componente puede ser calculado a partir del volumenmolar de la solución y como una función de la fracción molar del otro componente, ya que por tratarse de una solución binaria, es imposible variar una de las fracciones molares, sin mantener la otra constante; expresado en la ecuación N°8

[pic] ; ecuación N°8

De la misma forma se puede estimar el volumen molar parcial de exceso mediante la ecuación N°9

[pic]; ecuación N°9

Parteexperimental

Métodos
Determinación de la densidad de una mezcla binaria por picnometría.

En primer lugar se masa el picnómetro (imagen N°1) vacío, teniéndose el cuidado de que este limpio y seco.

Posteriormente se llena el picnómetro con agua destilada y enseguida se coloca su tapón, cabe destacar que para poder llenar completamente el orificio del tapón se hace necesario hacerlo...
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